浅层地热能的应用分析与探讨

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1、浅层地热能的应用分析与探讨浅层地热能的应用分析与探讨李金峰周丽（武汉商学院湖北武汉430056）摘要：介绍了浅层地热能的资源分布及应用概况，目前主要的形式及应用，分析了应用的优点及意义，最后对于应用过程中存在的主要问题，给予了相应的解决方案。.jyqk2，扣除已经应用的建筑面积约8.5亿m2，还需要推广至少35亿m2，平均每年约3.5亿m2，浅层地能的市场规模平均每年至少为50亿元左右，市场潜力十分巨大。2主要形式及应用对浅层地热能的利用，主要是借助于地源热泵技术，工作原理如下。浅层地热能在我国主要采用四种形式：地下水源热泵、地表水源热泵、海水源热泵及土壤源热泵（见图1）

2、。2.1地下水源热泵地下水系统一般采用开环系统，即打一定数量的抽水井和回灌井。冷却水经热交换器向地下深井散热（冬季吸热），地下水从取水井中抽取进入热交换器吸热（冬季散热）后由回水井回灌到地下。地下水系统适用于地下水源丰富的地区。地下水的温度常年稳定，不受外界气温影响，所以热泵机组可以高效果运行（见图2）。2.2地表水源热泵建筑附近有河、湖、等地表水，可将闭环换热盘管放入河水、湖水中作为地源热泵的室外系统。夏季从热泵冷凝器吸热后的冷却水经密封的管道系统进入河或湖中，利用温度稳定的河水或海水散热。冬季吸取河水或湖水的热量并将热量传递给热泵机组的蒸发器。这种方式可保证河水（湖水

3、）的水质不受到任何影响，而且可以大大降低室外换热系统的施工费用。2.3海水源热泵海洋是一个巨大的可再生能源库，太阳辐射形成的热能全部储存在这个能源宝库中；海水源热泵将海水作为冷热源来制冷采暖与传统的冷热源相比有很多优势：节约能源消耗、保护环境；系统高效灵活；建筑空间利用率和美观性高；系统维护简单等。2.4土壤源热泵对于地表水和地下水源缺乏的地区，室外地能换热系统用地埋管系统。将换热盘管深埋于地下土壤中，循环水经水管壁面直接与土壤进行热交换。夏季循环水将制冷机组吸收的热量向土壤散热，冬季从土壤吸热并将热量经由热泵机组传递至室内。该系统也称土壤源热泵系统。由于埋管技术较为复杂

4、，所需埋设的管道较长，总体造价较高，一般适合建筑面积较小时采用。土壤源热泵的埋管方式主要有三种，分别为水平埋管、垂直埋管和螺旋埋管（见图3）。3优点及意义3.1噪音低，免维护目前市场上，有采用新型涡旋式压缩机开发出的涡旋式热泵机组，具有免维护、管理方便、操作简单等特点，不需要专人管理，适合没有专业制冷工的单位使用；由于其采用模块化设计，安装十分简单。涡旋式压缩机具有效率高、体积小、质量轻、噪声低、寿命长、免维护、结构简单且运行平稳等优点，并且由于它允许吸入少量湿蒸气，所以特别适合于热泵的使用。涡旋式压缩机虽然优点很多，但其形线运动轨迹的机理比较复杂，加工难度比较大，数控机

5、床技术的发展才使其能够得到大量应用，单机功率仍然较小。3.2节能，为用户节省电费现有地源热泵有采用模块化设计，每个建筑项目可以配有多个热泵模块，每个热泵模块又配有多台压缩机，使其可以更为灵活和精确地满足建筑不断变化的负荷需求。由于建筑在大部分时间的冷热负荷都远远低于高峰负荷和计算负荷，所以热泵的节能效果特别明显。1kW的电能可以产生4kW以上热能，供热能效比可达1：5，制冷能效比可达1：6以上。运行费是燃气锅炉的60%，是电锅炉的30%。3.3寿命长由于涡旋式压缩机震动和磨损都比较小，所以寿命更长，可达25年。另外，由于热泵的模块化设计，每个建筑项目多数时间只有30%－5

6、0%的压缩机在工作，所以涡旋热泵的实际运行寿命可达40－50年。3.4减少用水量，水质适应性强涡旋式压缩机和特殊设计的高效率的蒸发器和冷凝器使得地温热泵可以适应更低的水源温度，一台热泵机组利用后的水源还可以被另—台热泵机组重复利用，大大降低了用水量。地源热泵可直接利用井水、海水、污水、地表水等，换热器的特殊设计使热泵不再害怕砂子，可以解决利用污水和地表水的堵塞问题。3.5节约投资初装费低于传统热力公司入网费，投资减少。3.6一机多用—套设备和系统可取代供暖制冷两套设备，不需建热力管线、燃气管线，不需要冷却培。可提供冬季供暖、夏季制冷及常年生活用水，并广泛应用于石油化工等工

7、业领域中。4存在问题及解决办法4.1地下水资源不能100%回灌有的项目由于缺乏前期的水文地质情况勘测，施工当中又因为各种问题未能引起有关部门的关注和监管，造成目前水源热泵成为节能不节水的尴尬情况出现，致使含水层水位下降甚至地面沉降的情况出现。解决方法：首先做好前期水文地质勘测工作，前期的地质勘测工作尤为重要。在初步接触项目时，通过对项目的考察，结合周边水源项目的使用情况做出初步判断，并咨询相关专业部门及公司，对水文情况做出相对准确的判断。在确定可行性后，由专业公司出具水资源论证报告；其次，要根据每个项目的不同水文地质情况确定回